【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于离子凝胶材料，具体涉及一种基于聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/木质素磺酸钠的离子凝胶及其制备方法与应用。
技术介绍
1、近年来，柔性传感器以其导电性高、灵活性好、自修复能力和触觉感知能力强等优点受到了广泛的关注和研究。基于导电聚合物的离子凝胶兼具导电聚合物的高导电性和离子凝胶良好的自修复性和生物相容性等独特优势，是开发可穿戴电子器件的最佳材料选择之一。在导电聚合物中，聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(pedot)因其优异的化学稳定性、导电性和柔韧性，广泛应用于柔性电子领域。使用木质素磺酸钠(ls)可以实现pedot的有效掺杂，提高pedot的分散性和导电性。聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/木质素磺酸钠(pedot/ls)由于具有优异的导电性和生物相容性，已被应用于太阳能电池、超级电容器、生物传感器等领域。
2、离子液体是由有机阳离子和有机或无机阴离子构成的在室温下呈液态的有机盐，基于离子液体的离子凝胶由于其具有高离子电导率、优异的热/电化学稳定性以及可设计性，成为许多柔性器件的重要材料。然而，咪唑型离子液体存在粘度高、流动性差、低温下呈固体状等缺点。共熔离子液体有着与离子液体相似的性质，如低饱和蒸气压、高溶解度、高热化学稳定性、结构可调节、功能可定制等，可以有效解决传统咪唑型离子液体的缺点。li等人(int. j. biol. macromol. 2024, 257, 128434)在1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐/尿素(amimcl/urea)共熔离子液体体系中，通过氯化铁、原儿茶醛和壳聚糖之间的双动态键交联设计了一
3、阳离子瓜尔胶是一种用季铵基取代部分羟基的改性瓜尔胶，由于其易于获得和低成本，可用于许多行业。与天然瓜尔胶相比，阳离子瓜尔胶具有更好的溶解度和热稳定性。阳离子瓜尔胶侧链中含有的半乳糖单元可以与水分子相互作用，增加溶液的粘度，从而诱导胶凝。此外，季铵基团的引入赋予瓜尔胶阳离子特性，使其能够与各种带负电荷的基团和阴离子建立离子相互作用。阳离子瓜尔胶在水溶液溶解缓慢，加入酸性的pedot/ls之后，体系中存在的氢离子可以与羟基和水分子形成相互作用，使阳离子瓜尔胶快速溶解。此外，pedot/ls具有许多带负电荷的磺酸基，可以与阳离子瓜尔胶产生静电相互作用，使pedot/ls附着在阳离子瓜尔胶链上。分子链被水合氢离子包裹，由于空间位阻和静电斥力，阻碍了羟基的分子间作用，加入碱中和多余的水合氢离子后，分子链中羟基与水分子或水合氢离子之间的氢键被打开，暴露出同侧羟基。在不断搅拌的情况下，同侧羟基之间的氢键不断增加，形成足够强的力诱导快速凝胶化。杨光等人(adv. funct. mater. 2020, 30,2002370)用阳离子瓜尔胶和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸酯(pedot/pss)研制了一种可注射的、生物相容性的、可自修复的导电水凝胶ppgs，可用于各种运动伤口的愈合。但是，将离子液体与导电聚合物结合，制备基于导电聚合物的离子凝胶，目前还鲜有报道。
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一在于提供一种基于聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/木质素磺酸钠的离子凝胶及其制备方法与应用，所制备出的离子凝胶具有良好的导电性、自修复性、抗冻性和保水性。
2、本专利技术的目的之二在于提供上述基于聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/木质素磺酸钠的离子凝胶多功能传感器。
3、本专利技术的目的之三在于提供上述基于聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/木质素磺酸钠的离子凝胶多功能传感器在人体活动监测中的应用，所述人体活动信号的监测包括握拳、书写、手指弯曲、点击鼠标等运动，但不限于上述监测特征内容。
4、本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种基于聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/木质素磺酸钠的离子凝胶的制备方法，具体步骤包括：
5、(1)将氢键受体离子液体和氢键供体甘油按一定比例混合，加热搅拌至溶液呈透明均一状，得到共熔离子液体；
6、(2)将3,4-乙烯二氧噻吩、木质素磺酸钠、氧化剂和水混合，进行聚合反应，得到聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/木质素磺酸钠溶液；
7、(3)将阳离子瓜尔胶粉末加入到共熔离子液体与水的混合溶液中，依次滴加聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/木质素磺酸钠溶液和氢氧化钠溶液；
8、(4)快速搅拌，得到基于聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/木质素磺酸钠的离子凝胶。
9、作为优选，步骤(1)中，氢键受体和氢键供体分别为1-丁基-3-甲基咪唑氯盐和甘油，摩尔比为4:1，加热温度为90℃，加热时间为2h。
10、作为优选，步骤(2)中，氧化剂为过硫酸铵。
11、作为优选，步骤(3)中，共熔离子液体与水的质量比为1:4。
12、作为优选，步骤(3)中，阳离子瓜尔胶的质量分数为5%。
13、一种基于聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/木质素磺酸钠的离子凝胶，通过上述制备方法制备得到。
14、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
15、1.制备过程中，将导电性的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/木质素磺酸钠溶液作为酸性成分引入制备体系将凝胶功能化，通过酸促进水合、碱促进凝胶化两步法实现了离子凝胶的快速制备。
16、2.本专利技术制备的共熔离子液体流动性好、熔点低，室温下呈液体，体系粘度明显低于单一的离子液体，有利于后续加工和使用。
17、3.本专利技术制备的基于聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/木质素磺酸钠的离子凝胶具有良好的自修复性能，大大提高了离子凝胶的使用寿命。
18、4.本专利技术制备的基于聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/木质素磺酸钠的离子凝胶的电导率由导电聚合物和离子液体共同提供，即使在低温下也具有良好的导电性。
19、5.本专利技术制备的基于聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/木质素磺酸钠的离子凝胶多功能传感器具有较高的灵敏度，在柔性可穿戴设备领域展示出巨大的应用潜力。
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1.一种基于聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/木质素磺酸钠的离子凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的氢键受体为咪唑型离子液体，包括1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐中的一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的氢键受体与氢键供体的摩尔比为2:1～8:1，加热温度为80～100℃，搅拌时间为0.5～4h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的一种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的共熔离子液体与水的质量比为1:1～1:6。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的阳离子瓜尔胶的质量分数为3%～8%。
7.一种基于聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/木质素磺酸钠的离子凝胶，其特征在于，通过权利要求1-6任一项所述制备方法制备得到。
8.一种基于聚(3,4
9.权利要求8所述的基于聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/木质素磺酸钠的离子凝胶多功能传感器在非疾病诊断和治疗目的的人体运动监测和压力监测中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种基于聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/木质素磺酸钠的离子凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的氢键受体为咪唑型离子液体，包括1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐中的一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的氢键受体与氢键供体的摩尔比为2:1～8:1，加热温度为80～100℃，搅拌时间为0.5～4h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的一种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述...
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